基于传感器的受电弓特性测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于传感器的受电弓特性测试装置，该装置包括传感部、无线通信单元和上位机；所述传感部置于被测双臂受电弓滑板上，该装置为左右对称的两部分，中间为手柄，手柄下端安装有红外传感器；该装置的两侧安装有滑动式可折叠支臂，通过可折叠支臂固定在受电弓滑板上；支臂上设有超声波测距传感器；该装置顶端的手柄两侧设有与接触网接触的下凹沟道，该装置的底部平坦，安装有探针式阵列压力传感器；该装置内部设有与底板平行的三维加速度传感器，该装置内部还设有温度传感器；无线通信单元与各个传感器连接，将获取的传感器数据发送给上位机，上位机对传感器数据进行处理，并进行预判。

【技术实现步骤摘要】
基于传感器的受电弓特性测试装置
本专利技术涉及受电弓特性测试装置，尤其涉及一种基于传感器的受电弓特性测试装置。
技术介绍
受电弓为电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备，安装在机车或动车车顶上，负荷电流通过接触网和受电弓滑板接触获取，滑板与接触网间的接触压力、接触电阻、接触面积直接影响负荷电流的正常工作。在使用过程中接触压力不可过大或过小，否则增加机械磨耗或离线率；因此，受电弓的日常维护是机车维护的重要内容，如受电弓的接触压力、滑板磨损程度，以及滑板的水平度等。受电弓受机车控制指令执行升弓和降弓操作，由气动控制，要求受电弓匀速上升或下降，在上升接近接触线时有一缓慢停滞，然后迅速接触接触线，而下降时，要求克服升弓弹簧的作用力，使受电弓迅速下降，脱离接触网。这就是受电弓特性，也是受电弓日常维护的重要内容。目前，受电弓的检测维护依然依靠卡尺、秒表等人工操作，存在较大的人为因素的影响，数据可靠性差，无法直观反映受电弓特性。部分有一定自动化程度的检测装置结构复杂，操作繁琐，不便于携带，并且滑板磨损程度与水平度等参数难以测量，尚没有测量受电弓的高度-受力-时间的特性测试，以及滑板磨损程度与水平度的测量。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于现有技术无法实现对受电弓特性及其滑板磨损自动检测的缺陷，提供一种通过传感器技术检测受电弓全部参数的智能检测装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于传感器的受电弓特性测试装置，该装置包括传感部、无线通信单元和上位机；所述传感部置于被测双臂受电弓滑板上，该装置为左右对称的两部分，中间为手柄，手柄下端安装有红外传感器；该装置的两侧安装有滑动式可折叠支臂，通过可折叠支臂固定在受电弓滑板上；支臂上设有超声波测距传感器，在测量时，超声波测距传感器发送接收超声波的方向与受电弓底板垂直；该装置顶端的手柄两侧设有与接触网接触的下凹沟道，该装置的底部平坦，安装有探针式阵列压力传感器；该装置内部设有与底板平行的三维加速度传感器，该装置内部还设有温度传感器；所述无线通信单元与各个传感器连接，将获取的传感器数据发送给上位机，上位机对传感器数据进行处理，并进行预判。本专利技术所述的装置中，所述可折叠支臂在收起状态时，置于该装置顶部；测试时，通过装置侧面设置的磁铁固定。本专利技术所述的装置中，探针式阵列压力传感器包括压敏电阻和探针，压敏电阻固定在一基底上，与弹簧相连，弹簧下端与探针固定连接，探针穿过一固定底板，探针的底部形状为纺锤体。本专利技术所述的装置中，所述超声波测距传感器为收发一体化超声波传感器。本专利技术所述的装置中，该装置还设有USB充电接口。本专利技术所述的装置中，手柄下端安装有4个红外传感器，依次向机车顶部发出红外脉冲，红外传感器接收机车顶部反射的红外脉冲，利用红外脉冲的发送与接收时间差测量升弓高度与时间的关系，即受电弓的升弓特性；同时三维加速度传感器记录滑板的加速度变化，依此获得滑板的升弓高度-受力-时间特性。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术为独立的测试装置，体积小、重量轻，便于携带与操作，可减轻人工劳动强度，提高工作效率和数据可靠性，可完整测量受电弓的升弓/降弓过程的高度-受力-时间特性曲线，此外，测量数据包括压力、测距与水平度，可准确校正测量数据，并可指导受电弓滑板的安装与维护。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术基于传感器的受电弓特性测试装置的结构图；图2是本专利技术的电路框图；图3是本专利技术的探针式阵列压力传感器的结构图；图4是本专利技术的红外测距电路图；图5是本专利技术的超声波测距电路图；图6是本专利技术的水平度测量的电路图；图7是本专利技术的温度传感器电路、USB充电电路电路图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术基于传感器的受电弓特性测试装置，该装置包括传感部、无线通信单元和上位机；传感部置于被测双臂受电弓滑板上，如图1所示，该装置为左右对称的两部分，中间为手柄3，手柄3下端安装有红外传感器2，测量受电弓距离机车车顶的高度；该装置的两侧安装有滑动式可折叠支臂7，通过可折叠支臂7固定在受电弓滑板上；支臂7上设有超声波测距传感器8，测量滑板厚度。在测量时，超声波测距传感器8发送接收超声波的方向与受电弓底板垂直；该装置顶端的手柄两侧设有与接触网接触的下凹沟道，该装置的底部平坦，可减小该测量装置高度对静态压力的影响，底部安装有探针式阵列压力传感器5，用于检测受电弓滑板表面的平面度，用于判决磨损情况；该装置内部设有与底板平行的三维加速度传感器1，用于检测和校准滑板的水平度、以及受电弓上升或下降时的加速度变化，结合高度的变化，推导受电弓的受力-高度特性等，该装置内部还设有温度传感器6。无线通信单元与各个传感器连接，将获取的传感器数据发送给上位机，上位机对传感器数据进行处理，并进行预判。在机车控制室发出升弓指令前，将该装置固定在受电弓滑板中间位置上，发出升弓请求指令。在升弓过程中，装置中间位置配置的4个红外传感器2依次向机车顶部发出红外脉冲，红外传感器2接收机车顶部反射的红外脉冲，利用红外脉冲的发送与接收时间差测量升弓高度与时间的关系，即受电弓的升弓特性；同时三维加速度传感器1记录滑板的加速度变化，可依此获得滑板的升弓高度-受力-时间特性。当受电弓与接触网接触时，受电弓停止上升，此时其接触压力将传导到探针式阵列压力传感器5上，其增加的平均压力即为受电弓滑板与接触网的静态接触压力。当受电弓脱离与接触网接触时，受电弓开始下降，依然利用配置的红外传感器2向机车顶部发出红外脉冲，红外传感器4接收机车顶部反射的红外脉冲，利用红外脉冲的发送与接收时间差测量受电弓高度与时间的关系，即受电弓的降弓特性；同时三维加速度传感器1记录滑板的加速度变化，可依此获得滑板的降弓高度-受力-时间特性。当受电弓特性测试完毕后，测量受电弓滑板性能。此时，受电弓脱离与接触网接触，可由手柄3控制该装置在受电弓滑板上滑动检测，手柄3水平用力滑动，探针式阵列压力传感器5检测受电弓滑板表面每一点的压力，由此判断滑板的平面度与局部磨损状况，同时在装置的两端装备有可折叠支臂7的2个超声波测距传感器8，测量受电弓滑板的底端与传感器的距离，计算滑板的厚度，判断滑板的整体磨损情况；在受电弓上升或下降过程中，以及与接触线接触后，检测装置内置的2个三维加速度传感器1检测三维加速度的变化，检测受电弓滑板的水平程度。由于机车顶部并非理想的平整，红外测距检测存在一定的误差，本专利技术结合三维加速度传感器1检测受电弓滑板的水平程度进行测距高度的校正，也可用于现场校准受电弓滑板的水平位置。在测试过程中，红外测距精度受到温度的影响，装置配有温度传感器6测量环境温度，补偿红外测距的误差。该装置的微处理器可现场处理所测数据，并进行判决报警，也可以通过无线通信单元发送给上位机进一步处理和记录保存。本专利技术的压力测量原理与校准如下：（1）在该测试装置出厂校准时，将该装置置于标准平板上，处于静态。测试装置的自身重量将导致探针式阵列压力传感器产生压力指示，对每一支探针的测量值进行压力与探针位移的标定，全部探针测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于传感器的受电弓特性测试装置，其特征在于，该装置包括传感部、无线通信单元和上位机；所述传感部置于被测双臂受电弓滑板上，该装置为左右对称的两部分，中间为手柄，手柄下端安装有红外传感器；该装置的两侧安装有滑动式可折叠支臂，通过可折叠支臂固定在受电弓滑板上；支臂上设有超声波测距传感器，在测量时，超声波测距传感器发送接收超声波的方向与受电弓底板垂直；该装置顶端的手柄两侧设有与接触网接触的下凹沟道，该装置的底部平坦，安装有探针式阵列压力传感器；该装置内部设有与底板平行的三维加速度传感器，该装置内部还设有温度传感器；所述无线通信单元与各个传感器连接，将获取的传感器数据发送给上位机，上位机对传感器数据进行处理，并进行预判。

【技术特征摘要】
1.一种基于传感器的受电弓特性测试装置，其特征在于，该装置包括传感部、无线通信单元和上位机；所述传感部置于被测双臂受电弓滑板上，该装置为左右对称的两部分，中间为手柄，手柄下端安装有红外传感器；该装置的两侧安装有滑动式可折叠支臂，通过可折叠支臂固定在受电弓滑板上；支臂上设有超声波测距传感器，在测量时，超声波测距传感器发送接收超声波的方向与受电弓底板垂直；该装置顶端的手柄两侧设有与接触网接触的下凹沟道，该装置的底部平坦，安装有探针式阵列压力传感器；该装置内部设有与底板平行的三维加速度传感器，该装置内部还设有温度传感器；所述无线通信单元与各个传感器连接，将获取的传感器数据发送给上位机，上位机对传感器数据进行处理，并进行预判。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可折叠支臂在收起状态时...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊俊俏，郝毫毫，刘海英，戴璐平，戴丽萍，陈柳，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42